WO2020114549A1 - Verfahren zum start eines verbrennungsmotors eines hybridfahrzeuges - Google Patents

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Timo ENDERS
Ralf Mannsperger
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a method for starting an internal combustion engine of a hybrid vehicle, in which a first electric motor arranged on the output side, a second electric motor arranged on the internal combustion engine side and the internal combustion engine are connected to or separated from an output of the hybrid vehicle via a hybrid clutch, one by the Internal combustion engine and / or the first electric motor and / or the second electric motor output torque is passed to drive wheels of the hybrid vehicle.
  • a hybrid module for a drive train of a hybrid vehicle is known from the as yet unpublished German patent application by the applicant with the file number 10 2018 126 881.5.
  • the hybrid module is arranged between an internal combustion engine and an output, which is formed by vehicle wheels.
  • the hybrid module has a first electric motor that can provide a first drive torque and that is connected to an internal combustion engine that can provide a further drive torque.
  • a crankshaft of the internal combustion engine can be rotatably connected to a rotor of the first electric motor.
  • the first electric motor and the internal combustion engine can be connected to the output via a separating clutch.
  • a second electric motor, which provides a further drive torque, is connected to the clutch output in a rotationally fixed manner.
  • the internal combustion engine is started by the second electric motor. If this second electric motor or its power electronics is defective, the internal combustion engine can no longer be started.
  • the invention has for its object to provide a method for starting the internal combustion engine, which can be used in any situation.
  • the object is achieved in that the slipping hybrid disconnect clutch accelerates the unfired internal combustion engine until the first ignition of the internal combustion engine while the hybrid vehicle is traveling electrically with the first electric motor.
  • the internal combustion engine can be started reliably at all times, in particular whenever the second electric motor or its control electronics are defective.
  • the hybrid disconnect clutch is moved from the open state in the closing direction, the hybrid disconnect clutch being opened again after detection of the first ignition of the internal combustion engine.
  • the start of the internal combustion engine takes only a short period of time and the electric drive with the first electric motor can be continued again when the hybrid disconnect clutch is open.
  • the internal combustion engine accelerates automatically after detection of the ignition up to an idle speed or a rotational speed of the first electric motor.
  • the hybrid disconnect clutch is closed when the first electric motor and the internal combustion engine have the same speed.
  • the hybrid vehicle can be operated in a boost mode, in which both the internal combustion engine and the first electric motor transmit torque to the output.
  • the second electric motor which is rigidly connected to the internal combustion engine, remains unactuated. As a result, no further torque is applied by the latter, so that the internal combustion engine can be started in a targeted manner by the first electric motor.
  • the second electric motor is dragged along by the first electric motor when the internal combustion engine starts.
  • the first electric motor must apply a corresponding torque by means of which the drag torque of the second electric motor is overcome, so that the internal combustion engine can be started in a targeted manner.
  • Fig. 2 shows an embodiment of the method according to the invention.
  • a hybrid drive train of a vehicle is Darge presents.
  • a first electric motor 4 is arranged between an internal combustion engine 2 and an output 3, which is represented by vehicle wheels, which is arranged on the output side and can provide a first drive torque.
  • the first electric motor 4 is coupled with a second electric motor 6 via a hybrid disconnect clutch 5, which in turn is rigidly connected to the internal combustion engine 2.
  • a crank shaft 7 of the internal combustion engine 2 is connected to a rotor 8 of the second electric motor 6 in a rotational test.
  • the second electric motor 6 and the internal combustion engine 2 can be connected together with the output 3.
  • the second electric motor 6 and the internal combustion engine 2 are connected to a clutch input 9 of the hybrid separating clutch 5.
  • the hybrid separating clutch 5 When the hybrid separating clutch 5 is closed, the second electric motor 6 can transmit the second drive torque and the internal combustion engine 2 the third drive torque to the output 3 together.
  • the first electric motor 4 With a clutch output 10 of the hybrid disconnect clutch 5, the first electric motor 4 is connected, which provides the first drive torque.
  • the first electric motor 4 has a rotor 11 which is connected in a rotationally fixed manner to the clutch output 10 and is also connected to the output 3.
  • the first electric motor 4, the second electric motor 6 and the internal combustion engine 2 are connected in series and the hybrid disconnect clutch 5 is effectively arranged between the first electric motor 4 and the internal combustion engine 2 and between the first electric motor 4 and the second electric motor 6. If the hybrid disconnect clutch 5 is closed, the first electric motor 4 can deliver the first drive torque and the second electric motor 6 the second drive torque to the output 3. Whether the internal combustion engine 2 provides the third drive torque and also delivers the output 3 when the hybrid separating clutch 5 is closed depends on the speed at which the internal combustion engine 2 is present.
  • the internal combustion engine 2 rotates at a first speed. If the first speed is below an idling speed of the internal combustion engine 2, the internal combustion engine 2 runs free-standing and is entrained. There is a drag torque of the internal combustion engine 2, which counteracts the second drive torque.
  • the internal combustion engine 2 is actively operated and provides the third drive torque ready.
  • the third drive torque together with the first drive torque and when the second electric motor 6 is also operated, with the second drive torque to form a total drive torque which is applied to the drive 3 for driving the hybrid vehicle when the hybrid separating clutch 5 is closed.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the method according to the invention, which is applied when the second electric motor 6 fails to start the internal combustion engine 2.
  • FIG. 2a shows a diagram in which the speed P EI of the first electric motor 4 and the speed nv of the internal combustion engine 2 are shown over the time t. In comparison, the clutch position s over time t is shown in Fig. 2b.
  • the hybrid disconnect clutch 5 is open during the electric travel with the first electric motor 4.
  • the hybrid vehicle is only driven by the first electric motor 4.
  • the first electric motor 4 has a speed P EI .
  • the hybrid disconnect clutch 5 In order to start the internal combustion engine 2 when the second electric motor 6 is defective, the hybrid disconnect clutch 5 is moved in the closing direction at the time t1 until the first ignition of the internal combustion engine 2 is detected at the time t2 in FIG. 2a. The hybrid disconnect clutch 5 is then opened again, so that the electric drive can be continued with the first electric motor 4.
  • the speed nv of the internal combustion engine 2 is automatically increased by the latter until an idling speed is reached.
  • the internal combustion engine 2 can now accelerate under its own power. If the speeds P EI , the first electric motor 4 and nv of the internal combustion engine 2 are the same, then the hybrid disconnect clutch 5 is closed at time t3. The hybrid vehicle is thus driven by the first electric motor 4 and the internal combustion engine 2.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Start eines Verbrennungsmotors eines Hybridfahrzeuges, bei welchem ein abtriebsseitig angeordneter erster Elektromotor (4), ein verbrennungsmotorseitig angeordneter zweiter Elektromotor (6) und der Verbrennungsmotor (2) über eine Hybridtrennkupplung (5) mit einem Abtrieb (3) des Hybridfahrzeuges verbunden oder von diesem getrennt werden, wobei ein durch den Verbrennungsmotor (2) und/oder den ersten Elektromotor (4) und/oder den zweiten Elektromotor (6) ausgegebenes Drehmoment an Antriebsräder (3) des Hybridfahrzeuges weitergeleitet wird. Bei einem Verfahren, bei welchem ein zuverlässiger Start des Verbrennungsmotors jederzeit möglich ist, beschleunigt während einer elektrischen Fahrt des Hybridfahrzeuges mit dem ersten Elektromotor (4) die schlupfende Hybridtrennkupplung (5) den unbefeuerten Verbrennungsmotor (2) bis zur ersten Zündung des Verbrennungsmotors (2).

Description

Verfahren zum Start eines Verbrennunqsmotors eines Hvbridfahrzeuqes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Start eines Verbrennungsmotors eines Hybridfahr zeuges, bei welchem ein abtriebsseitig angeordneter erster Elektromotor, ein verbrennungs motorseitig angeordneter zweiter Elektromotor und der Verbrennungsmotor über eine Hybrid trennkupplung mit einem Abtrieb des Hybridfahrzeuges verbunden oder von diesem getrennt werden, wobei ein durch den Verbrennungsmotor und/oder den ersten Elektromotor und/oder den zweiten Elektromotor ausgegebenes Drehmoment an Antriebsräder des Hybridfahrzeu ges weitergeleitet wird.
Aus der noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung der Anmelderin mit dem Akten zeichen 10 2018 126 881.5 ist ein Hybridmodul für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeu ges bekannt. Das Hybridmodul ist zwischen einem Verbrennungsmotor und einem Abtrieb, der durch Fahrzeugräder gebildet wird, angeordnet. Das Hybridmodul weist einen ersten Elektromotor auf, der ein erstes Antriebsdrehmoment bereitstellen kann und der mit einem Verbrennungsmotor, der ein weiteres Antriebsdrehmoment bereitstellen kann, verbunden ist. Dabei kann eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mit einem Rotor des ersten Elektromo tors drehbar verbunden sein. Der erste Elektromotor und der Verbrennungsmotor sind ge meinsam über eine Trennkupplung mit dem Abtrieb verbindbar. Ein zweiter Elektromotor, der ein weiteres Antriebsmoment bereitstellt, ist mit dem Kupplungsausgang drehfest verbunden.
Bei normalem Betrieb des Antriebes wird der Verbrennungsmotor durch den zweiten Elektro motor gestartet. Ist dieser zweite Elektromotor oder dessen Leistungselektronik defekt, kann der Verbrennungsmotor nicht mehr gestartet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Start des Verbrennungsmotors anzugeben, welches in jeder Situation einsetzbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass während einer elektrischen Fahrt des Hybridfahrzeuges mit dem ersten Elektromotor die schlupfende Hybridtrennkupplung den unbefeuerten Verbrennungsmotor bis zur ersten Zündung des Verbrennungsmotors be schleunigt. Dadurch wird ein zuverlässiger Start des Verbrennungsmotors jederzeit ermög licht, insbesondere immer dann, wenn der zweite Elektromotor oder dessen Ansteuerelektro nik defekt sind. Durch einen solchen Start des Verbrennungsmotors wird der Einfluss auf den Fahrkomfort verringert. Vorteilhafterweise wird während der elektrischen Fahrt des Hybridfahrzeuges mit dem ersten Elektromotor die Hybridtrennkupplung aus dem geöffneten Zustand in Schließrichtung be wegt, wobei die Hybridtrennkupplung nach Detektion der ersten Zündung des Verbrennungs motors wieder geöffnet wird. Dies hat zur Folge, dass der Start des Verbrennungsmotors nur einen kurzen Zeitraum in Anspruch nimmt und die elektrische Fahrt mit dem ersten Elektromo tor bei geöffneter Hybridtrennkupplung wieder fortgesetzt werden kann.
In einer Ausgestaltung beschleunigt der Verbrennungsmotor nach Detektion der Zündung sich selbsttätig bis zu einer Lee rlaufd rehzahl oder einer Drehzahl des ersten Elektromotors.
Dadurch entfällt das weitere Einbringen von externen Kräften, um den Verbrennungsmotor zu beschleunigen. Dieser kann dann während der elektrischen Fahrt mit dem ersten Elektromotor die für den weiteren Betrieb des Hybridfahrzeuges gewünschte Drehzahl selbsttätig einstellen.
In einer Variante wird die Hybridtrennkupplung geschlossen, wenn der erste Elektromotor und der Verbrennungsmotor die gleiche Drehzahl aufweisen. Bei dieser gleichen Drehzahl ist ein Boostbetrieb des Hybridfahrzeuges möglich, bei welchem sowohl der Verbrennungsmotor als auch der erste Elektromotor ein Drehmoment auf den Abtrieb übertragen.
In einer Ausführungsform bleibt der zweite, starr mit dem Verbrennungsmotor verbundene Elektromotor unbetätigt. Dadurch wird von diesem kein weiteres Drehmoment aufgebracht, so dass der Verbrennungsmotor zielgerichtet vom ersten Elektromotor gestartet werden kann.
In einer Weiterbildung wird der zweite Elektromotor beim Start des Verbrennungsmotors durch den ersten Elektromotor mitgeschleppt. Dabei muss der erste Elektromotor ein entsprechen des Drehmoment aufbringen, mittels welchem das Schleppmoment des zweiten Elektromotors überwunden wird, so dass der Verbrennungsmotor gezielt gestartet werden kann.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Hybridantriebsstranges zur Durchführung des er findungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Hybridantriebsstranges eines Fahrzeuges darge stellt. Bei diesem Hybridantriebsstrang 1 ist zwischen einem Verbrennungsmotor 2 und einem Abtrieb 3, der durch Fahrzeugräder dargestellt ist, ein erster Elektromotor 4 angeordnet, der abtriebsseitig angeordnet ist und ein erstes Antriebsdrehmoment bereitstellen kann. Über eine Hybridtrennkupplung 5 ist der erste Elektromotor 4 mit einem zweiten Elektromotor 6 gekop pelt, der wiederum starr mit dem Verbrennungsmotor 2 verbunden ist. Dabei ist eine Kurbel welle 7 des Verbrennungsmotors 2 mit einem Rotor 8 des zweiten Elektromotors 6 drehtest verbunden. Dabei sind der zweite Elektromotor 6 und der Verbrennungsmotor 2 gemeinsam mit dem Abtrieb 3 verbindbar. Der zweite Elektromotor 6 und der Verbrennungsmotor 2 sind mit einem Kupplungseingang 9 der Hybridtrennkupplung 5 verbunden. Bei geschlossener Hybridtrennkupplung 5 können der zweite Elektromotor 6 das zweite Antriebsdrehmoment und der Verbrennungsmotor 2 das dritte Antriebsdrehmoment an den Abtrieb 3 gemeinsam über tragen.
Mit einem Kupplungsausgang 10 der Hybridtrennkupplung 5 ist der erste Elektromotor 4 ver bunden, der das erste Antriebsmoment bereitstellt. Der erste Elektromotor 4 weist einen Rotor 11 auf, der mit dem Kupplungsausgang 10 drehfest verbunden ist und auch mit dem Abtrieb 3 verbunden ist.
Der erste Elektromotor 4, der zweite Elektromotor 6 und der Verbrennungsmotor 2 sind in Reihe geschaltet und die Hybridtrennkupplung 5 ist zwischen dem ersten Elektromotor 4 und dem Verbrennungsmotor 2 sowie zwischen dem ersten Elektromotor 4 und dem zweiten Elektromotor 6 wirksam angeordnet. Ist die Hybridtrennkupplung 5 geschlossen, kann der ers te Elektromotor 4 das erste Antriebsdrehmoment und der zweite Elektromotor 6 das zweite Antriebsdrehmoment an den Abtrieb 3 abgeben. Ob der Verbrennungsmotor 2 das dritte An triebsdrehmoment bereitstellt und bei geschlossener Hybridtrennkupplung 5 ebenfalls an den Abtrieb 3 abgibt, hängt davon ab, welche Drehzahl an dem Verbrennungsmotor 2 anliegt.
Wenn zumindest der zweite Elektromotor 6 das zweite Antriebsdrehmoment bereitstellt, dreht der Verbrennungsmotor 2 mit einer ersten Drehzahl. Wenn die erste Drehzahl unterhalb einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotor 2 liegt, läuft der Verbrennungsmotor 2 freistehend und wird mitgeschleppt. Dabei liegt ein Schleppmoment des Verbrennungsmotors 2 vor, wel ches dem zweiten Antriebsdrehmoment entgegenwirkt.
Wenn die erste Drehzahl einer Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 2 entspricht oder darüber liegt, wird der Verbrennungsmotor 2 aktiv betrieben und stellt das dritte Antriebs- drehmoment bereit. Dabei summiert sich das dritte Antriebsdrehmoment zusammen mit dem ersten Antriebsdrehmoment und wenn auch der zweite Elektromotor 6 betrieben wird, mit dem zweiten Antriebsdrehmoment zu einem Gesamtantriebsdrehmoment auf, welches bei ge schlossener Hybridtrennkupplung 5 an dem Antrieb 3 zum Antreiben des Hybridfahrzeuges anliegt.
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt, welches an gewendet wird, wenn der zweite Elektromotor 6 zum Start des Verbrennungsmotors 2 ausfällt. In Fig. 2a ist ein Diagramm gezeigt, bei welchem die Drehzahl PEI des ersten Elektromotors 4 und die Drehzahl nv des Verbrennungsmotors 2 über der Zeit t dargestellt sind. Im Vergleich dazu ist die Kupplungsposition s über der Zeit t in Fig. 2b gezeigt. Während der elektrischen Fahrt mit dem ersten Elektromotor 4 ist die Hybridtrennkupplung 5 offen. Das Hybridfahrzeug wird nur durch den ersten Elektromotor 4 angetrieben. Der erste Elektromotor 4 weist dabei eine Drehzahl PEI auf. Um den Verbrennungsmotor 2 bei defektem zweiten Elektromotor 6 zu starten, wird die Hybridtrennkupplung 5 zum Zeitpunkt t1 solange in Schließrichtung bewegt, bis zum Zeitpunkt t2 in Fig. 2a die erste Zündung des Verbrennungsmotors 2 detektiert wird. Anschließend wird die Hybridtrennkupplung 5 wieder geöffnet, so dass die elektrische Fahrt mit dem ersten Elektromotor 4 weitergeführt werden kann.
In der Zwischenzeit wird die Drehzahl nv des Verbrennungsmotors 2 selbsttätig durch diesen erhöht bis eine Leerlaufdrehzahl erreicht ist. Der Verbrennungsmotor 2 kann nun aus eigener Kraft beschleunigen. Sind die Drehzahlen PEI , des ersten Elektromotors 4 und nv des Ver brennungsmotors 2 gleich, dann wird im Zeitpunkt t3 die Hybridtrennkupplung 5 geschlossen. Das Hybridfahrzeug wird somit durch den ersten Elektromotor 4 und den Verbrennungsmotor 2 angetrieben.
Bezuqszeichenliste 1 Hybridantriebsstrang
2 Verbrennungsmotor
3 Abtrieb
4 Erster Elektromotor
5 Hybridtrennkupplung
6 Zweiter Elektromotor
7 Kurbelwelle
8 Rotor des zweiten Elektromotors
9 Kupplungseingang
10 Kupplungsausgang
11 Rotor des ersten Elektromotors

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Start eines Verbrennungsmotors eines Hybridfahrzeuges, bei welchem ein abtriebsseitig angeordneter erster Elektromotor (4), ein verbrennungsmotorseitig angeord neter zweiter Elektromotor (6) und der Verbrennungsmotor (2) über eine Hybridtrennkupplung (5) mit einem Abtrieb (3) des Hybridfahrzeuges verbunden oder von diesem getrennt werden, wobei ein durch den Verbrennungsmotor (2) und/oder den ersten Elektromotor (4) und/oder den zweiten Elektromotor (6) ausgegebenes Drehmoment an Antriebsräder (3) des Hybrid fahrzeuges weitergeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass während einer elektrischen Fahrt des Hybridfahrzeuges mit dem ersten Elektromotor (4) die schlupfende Hybridtrenn kupplung (5) den unbefeuerten Verbrennungsmotor (2) bis zur ersten Zündung des Verbren nungsmotors (2) beschleunigt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass während der elektrischen Fahrt des Hybridfahrzeuges mit dem ersten Elektromotor (4) die Hybridtrennkupplung (5) aus dem geöffneten Zustand in Schließrichtung bewegt wird, wobei die Hybridtrennkupplung (5) nach Detektion der ersten Zündung des Verbrennungsmotors (2) wieder geöffnet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungs motor (2) nach Detektion der ersten Zündung sich selbsttätig bis zu einer Leerlaufdrehzahl oder einer Drehzahl (PEI) des ersten Elektromotors (4) beschleunigt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybridtrenn kupplung geschlossen wird, wenn der erste Elektromotor (4) und der Verbrennungsmotor (2) die gleiche Drehzahl (PEI , nv) aufweisen.
5. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der zweite, starr mit dem Verbrennungsmotor (2) verbundene Elektromotor (6) unbetätigt bleibt.
6. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der zweite Elektromotor (6) beim Start des Verbrennungsmotor (2) durch den ersten Elektromotor (4) mitgeschleppt wird.
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